绿色生态住宅小区的给排水系统设计研究

蒋美玲,黄 准

（烟台市规划设计研究院有限公司，山东 烟台 264000）

绿色生态住宅小区的设计与建设日益成为城市发展中的焦点。在这一背景下，对给排水系统的设计和优化成为确保小区可持续发展和环境友好型社区的关键因素[1]。本研究以绿色生态住宅小区的给排水系统设计为核心，致力于解决传统住宅区供水中存在的问题，着重讨论给水系统和排水系统的设计要点。首先对水资源的不同用途进行了分质供水的规划，实现了市政给水管网和雨水收集系统的综合利用。针对不同区域的用水需求，采用分区供水和分质供水策略，实现了对水资源的高效利用。排水方面，采用雨污分流制，雨水收集利用。生活污水引入真空排水系统，利用虹吸原理设计，管道中的污水处于压力流状态，管道不会出现堵塞现象，避免检查井的臭气和溢水现象，采用雨污分流策略，实现了生活污水和雨水的分开排放，减少了对污水处理系统的负荷。

1 项目概况

某绿色生态住宅小区项目，总建筑面积为281 680 m²，建筑容积率为3.5，绿地率为45%。项目致力于遵循绿色建筑评价标准和绿色环保标准，兼顾舒适的居住体验与生态环保。整个小区由12栋住宅建筑组成，均为21层，建筑高度为67m，沿街首层设有架空层和商铺。小区地下共有2层，用作地下汽车库及设备用房。地下建筑深度8.8m，保证了足够的停车空间和功能配套。

项目引入第四代住宅标准细则中的创新理念。通过庭院和楼层转换设计，实现所有主要房间的直接采光。建筑外观多变，采用垂直绿化和空中园林设计，使建筑在空间上呈现立体园林的效果。同时，通过空中园林街巷建筑设计，每层设一个开敞式休闲平台，形成空中围合公共院落，提升了居住环境的舒适度。

2 给水系统设计

2.1 水源

（1）市政给水管网。绿色生态住宅小区的供水系统实行分质供水、分区供水的方式。住宅生活区的生活供水来自市政给水管网，市政系统的供水压力约为0.15MPa，按照低区、中区、和高区分区供水。而地下停车场的冲洗、绿化和道路洒水等需求，对水质要求较低，则采用住宅小区的雨水回用系统进行供水。

（2）雨水收集。绿色生态住宅小区的项目所在地，属于热带和亚热带季风气候，年平均温暖湿润，降雨充沛，水资源丰富。为节约传统水资源，可利用路面和屋面的雨水作为非传统水源。经调研统计，该地区日降雨量约为51.8 mm，每次降雨可收集的雨水量约为134 m³[2]。绿色生态住宅小区每年进行绿化灌溉和车库清洗等工作的用水量大约为3 500 m3，可以采用水质较低的收集雨水。为了满足实际用水需求，在室外绿化区的地下，设计一个地下混凝土收集水池，水池的容量为200 m3。雨水收集区域的总面积不少于7 000 m2，保证有效地收集和储存雨水，为绿化灌溉和车库清洗等活动的开展提供充足的水源。雨水收集系统如图1所示。

图1 雨水收集系统

当雨水收集水池中的水位降低至最低水位时，应通过市政供水及时补充水量，确保系统的正常运行。在补水过程中，应合理控制供水量，保证水位上升至正常蓄水位的2/3处即可，住宅生活区的分质供水系统每天会产生大量反冲洗水，成为雨水收集池水量的有效补充途径。此外，补充过程应通过水箱的水位自动控制系统来实现，以确保更精准和及时地补水量调整。

2.2 室内给水系统

（1）分质供水（图2）。将水资源的分配和使用分为两种不同质量的用途，其中饮用水系统被构建为城市主要供水系统，可直接用于饮用，如打开水龙头就能直接饮用；而低质量水或回用水则作为非饮用水，通过另设管网供应，用于绿化、车辆清洗、厕所冲洗、道路喷洒等其他用途[3]。分质供水体系为市民提供了健康安全的饮用水，作为长期使用的自来水，它为市民的饮水提供了卫生和安全保障。在城市供水中，直接或间接用于饮用的水只占整体的10%～20%，而80%～90%的水被用于冲洗厕所、洗涤等生活用水。传统的水净化设备会直接将剩余的水排入下水道，造成大量水资源的浪费，而分质供水可以有效地解决直饮水与生活用水的分质使用问题[4]。统计数据显示，将生活用水与饮用水分开，能够使城市供水压力降低约30%。

图2 分质供水

（2）分区供水。绿色生态住宅小区的生活用水采取分区供水的模式，根据建筑的结构和用水需求，将供水系统分为市政直供、低区、中区和高区，采用不同的供水措施和设备，以实现更有效的供水管理和利用。通过分区供水，选择多组变频泵组合，实现环保节能，对不同区域进行独立的供水控制[5]。满足不同楼层、不同功能区域的用水需求。分区详细划分如下：

市政直供区域：负责从地下2层到地面1层的供水。

低区供水：2～8层，采用变频节能泵进行加压供水，变频泵的设计流量为45 m³/h，水泵的扬程为75 m。

中区供水：9～15层，采用变频节能泵加压供水，变频泵的设计流量为50 m³/h，水泵的扬程为105 m。

高区供水：16～21层，采用变频节能泵加压供水，变频泵的设计流量为50 m³/h，水泵的扬程为135 m。

分区供水所用的主要设备如表1所示。

表1 给水主要设备表

（3）雨水收集系统。前述雨水收集系统也可为生态小区供水。雨水收集系统主要提供低质水，用于绿化园林景观灌溉、地下车库冲洗、马桶冲洗等用途，设计流量为25 m3/h,扬程为35 m。雨水收集系统为非饮用水，通过单独敷设的供水管道进行供水，与饮用水系统严格区分。

（4）给水方式。生活用水由市政给水作为水源，管网采用下行上给方式。每栋住宅楼设置1个生活泵房，位于地下室2层。供水管网的给水压力控制为0.35 MPa，干管流速为1.2～1.8 m/s，支管流速为0.6～1.2 m/s。景观绿化灌溉、地下车库冲洗以及马桶冲洗等用途的供水，对水质要求较低通过雨水收集系统进行供给，敷设单独大管道，与市政供水进行区分。

3 排水系统设计

3.1 污水排水系统

项目所在地的降雨强度约为7.15 L/(s·100m²)，具有非常可观的收集利用价值。因此，做好雨水排水系统也是做好雨水收集利用的关键。屋面雨水经天沟、雨水斗收集至立管排至雨水收集水池，然后经过净化、过滤和消毒等一系列水处理措施，最后用于小区内的绿化灌溉、车库冲洗以及户内马桶冲洗等。雨水管采用常规的U-PVC塑料排水管，利用热熔连接技术，提高管道的抗压性和密封性，确保排水系统的稳定性和可靠性。雨水排水构造如图3所示。

图3 雨水排水构造

3.2 真空排水系统

绿色生态住宅小区整体的排污系统采用真空排水系统，小区内的排水干管采用负压管道方式，真空排水系统的中央真空泵站设置在小区西侧的污水处理站附近，绿色生态住宅小区内的每栋住宅楼，在其地下2层设置收集水箱，共有12个。收集水箱通过负压管道，连接至中央真空泵站。真空排水系统通过各污水收集井中的真空接触阀的自动开闭控制，利用大气压将污水排往中央污水池，最后进行水处理。该系统由设于地下的收集水箱、负压排水管、中央真空泵站等组成，如图4所示。

图4 真空排水系统

真空排水系统的主要设备和管材规格如表2所示。

表2 真空排水系统的主要设备和管材规格

真空泵是排水系统的关键部件，维持管道系统的负压状态，使污水在负压的作用下输送至中央真空泵站。真空排水系统配置压力自动调控系统，在控制系统的作用下，系统检测收集水箱的真空度低于50 kPa时，真空泵会自动启动运行，以确保系统管道维持正常工作的负压。而系统检测收集水箱的真空度达到65 kPa时，真空泵则停止运行，以避免持续产生负压，避免对系统产生潜在的损坏。当真空收集罐中的污水液位达到设定位置时，排污泵启动，将污水排出[6]。这种循环运行模式确保了系统的稳定性，提高了系统的运行效率，使得整个真空排水系统更加高效、可靠。

4 结语

结合实际项目，研究绿色生态住宅小区的给排水设计，得到以下结论：

（1）绿色生态住宅小区采用分质供水和分区供水模式，通过分质供水系统，居民可以获得健康、安全的饮用水。非饮用水的分离利用，有效地节约水资源，对优化城市供水压力具有重要意义；根据建筑结构和用水需求，合理规划分区供水，采用变频泵供水方式实现对不同区域供水控制，有效满足不同楼层、不同功能区域的用水需求。

（2）绿色生态住宅小区配置综合雨水收集系统，利用雨水收集系统回收处理雨水并应用于非饮用水用途，使雨水的再利用成为可能，降低了对传统水资源的依赖，提升了系统的可持续性和环保性。

（3）绿色生态住宅小区引入真空排水系统，利用虹吸原理设计，排水系统具有密封性，且排水管道中的污水处于压力流状态，污水流速远大于重力系统中的自净流速，管道不会出现堵塞现象，避免检查井的臭气和溢水现象，改善住宅小区的环境质量。